2015年有超過40萬人死于瘧疾 - 其中許多是兒童。正在釋放CRISPR編輯的蚊子以期減少死亡

第二年，在布基納法索的Bana村，一群科學(xué)家將放置多達(dá)10,000只蚊子，上面撒上熒光粉。無菌的雄性群體將代表首次向野外釋放攜帶瘧疾的轉(zhuǎn)基因瘧疾物種。這不僅是科學(xué)的一個(gè)里程碑，也是非洲社區(qū)參與和監(jiān)管障礙的里程碑。

然而，最重要的是，這些蚊子將為最終部署強(qiáng)大的生物工具奠定基礎(chǔ)，研究人員希望有朝一日能完全阻止瘧疾。

總部設(shè)在倫敦帝國理工學(xué)院的目標(biāo)瘧疾聯(lián)盟希望通過強(qiáng)迫昆蟲對(duì)某些基因遺傳的選擇性偏見來徹底減少世界上傳播瘧疾的蚊子數(shù)量 - 這一過程被稱為基因驅(qū)動(dòng)。

在進(jìn)化遺傳學(xué)教授Austin Burt和分子寄生蟲學(xué)教授Andrea Crisanti的帶領(lǐng)下，該團(tuán)隊(duì)旨在改變基因遺傳規(guī)則，這意味著蚊子傳播給定基因的幾率接近100%，而不是50-我們通常期望50。

讀下一個(gè)

Twitch飄帶正在打破他們的身體以獲得點(diǎn)擊和視圖，Twitch飄帶正在打破他們的身體以獲得點(diǎn)擊和視圖

作者：CHRIS STOKEL-WALKER

只有雌性蚊子叮咬并傳播瘧疾。2015年12月，該研究小組在實(shí)驗(yàn)室的自然證明中發(fā)表了一篇論文，指出基因驅(qū)動(dòng)可以降低岡比亞按蚊的女性生育能力。

近三年來，布基納法索的發(fā)布將是他們?cè)诂F(xiàn)實(shí)環(huán)境中技術(shù)的第一次重大測(cè)試，目的是觀察改良蚊子在野外生活多久，以及他們是否加入雄性自然形成的群體在野外交配。“我們釋放雄性是因?yàn)槲覀儾幌脶尫拍切?huì)咬人并惹惱它們并可能傳播疾病的女性。我們希望盡可能多地過濾掉女性，“伯特解釋說。

根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)的數(shù)據(jù)，2015年有超過40萬人死于瘧疾，其中大多數(shù)是撒哈拉以南非洲的五歲以下兒童。

自2000年以來，將蚊帳掛在家中并向社區(qū)發(fā)出瘧疾傳播方式的公共衛(wèi)生工作使死亡人數(shù)減半，但此后進(jìn)展停滯不前。“在所有媒介傳播的疾病中，瘧疾在發(fā)病率和死亡率方面都是最重要的，”伯特指出。

其他幾種疾病正在被轉(zhuǎn)基因蚊子解決，這些蚊子已經(jīng)在巴西釋放以對(duì)抗寨卡病毒，而在澳大利亞則用于治療登革熱。與此同時(shí)，加利福尼亞大學(xué)的科學(xué)家正在使用被稱為CRISPR / Cas9的基因“切割”工具，也被Burt的團(tuán)隊(duì)用來操縱蚊子基因進(jìn)入阻塞瘧疾。

到目前為止，還沒有人成功使用轉(zhuǎn)基因蚊子或基因驅(qū)動(dòng)器來降低瘧疾發(fā)病率，但Target Malaria認(rèn)為它在布基納法索，馬里和烏干達(dá)的項(xiàng)目比其他任何人都更接近。“對(duì)于瘧疾來說，90%的負(fù)擔(dān)都在非洲，因此將重點(diǎn)放在撒哈拉以南非洲地區(qū)是有道理的，這三個(gè)國家都有非常好的昆蟲學(xué)家，”伯特說。“將這些專業(yè)知識(shí)作為團(tuán)隊(duì)的一部分非常重要。”

至關(guān)重要的是，他補(bǔ)充說：“他們還有一個(gè)監(jiān)管系統(tǒng)，可以考慮轉(zhuǎn)基因生物”。

一年多前，布基納法索政府批準(zhǔn)進(jìn)口基因改造的按蚊(Anopheles coluzzii)蚊子，并為他們釋放了綠燈。

目標(biāo)瘧疾的蚊子最好是絕大多數(shù)產(chǎn)生雄性和少數(shù)不育雌性，從而減少總體人口規(guī)模。然后，這種“基因驅(qū)動(dòng)”將通過后代傳播這些趨勢(shì)，摧毀負(fù)責(zé)瘧疾傳播的Anopheles組內(nèi)的目標(biāo)物種。研究人員認(rèn)為，結(jié)果將在十年內(nèi)顯現(xiàn)出來。

不是每個(gè)人都喜歡永久性地改變蚊子基因的想法，而Target Malaria的工作也提出了關(guān)于實(shí)驗(yàn)所涉社區(qū)的道德問題。Jeantine Lunshof是一位哲學(xué)家和生物倫理學(xué)家，為麻省理工學(xué)院(MIT)的雕刻進(jìn)化小組提供建議，他說，瘧疾可能是唯一一種病例導(dǎo)致的巨大痛苦可能超過無限期繁殖基因的固有風(fēng)險(xiǎn)。

“當(dāng)所有這些測(cè)試和飛行員都順利進(jìn)行時(shí)，有可能應(yīng)用真正結(jié)束這些特定蚊子的基因驅(qū)動(dòng)器......這可能是合理的，”她說。Lunshof與助理教授Kevin Esvelt合作，他幫助開拓了CRISPR及其在基因驅(qū)動(dòng)中的應(yīng)用，但他警告過任何可能在全球傳播的基因驅(qū)動(dòng)。

Esvelt也是“響應(yīng)式科學(xué)”的強(qiáng)力支持者，在馬薩諸塞州瑪莎葡萄園島和楠塔基特島上與基因編輯的老鼠和萊姆病合作，促進(jìn)透明度和社區(qū)反饋。

Lunshof在Esvelt的麻省理工學(xué)院實(shí)驗(yàn)室中引用了這一標(biāo)準(zhǔn)，稱贊Target Malaria通過其利益相關(guān)方團(tuán)隊(duì)與當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的持續(xù)接觸，他們將實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為當(dāng)?shù)卣Z言并獲得釋放蚊子的知情同意。

Lunshof說，避免過去的錯(cuò)誤至關(guān)重要，引用了全球人類遺傳變異的HapMap項(xiàng)目，其中尼日利亞的醫(yī)療設(shè)施未兌現(xiàn)承諾，以換取DNA樣本。

“我們必須向他們介紹這個(gè)項(xiàng)目，他們必須理解我們?yōu)槭裁催@樣做。我們必須尋求他們的批準(zhǔn)，挨家挨戶，“同意Jonathan Kayondo，他領(lǐng)導(dǎo)Target Malaria在烏干達(dá)的業(yè)務(wù)。

Kayondo說，當(dāng)?shù)鼐用窈烷_始熱情支持該項(xiàng)目的政治家提出的主要問題是“時(shí)間表” - 這項(xiàng)研究需要數(shù)年甚至數(shù)十年，人們希望“明天”獲得成果。

即使得到社區(qū)的熱烈歡迎，另一個(gè)問題也圍繞著在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)從食物鏈中消除物種的生態(tài)影響。Burt說，影響“可能很小”，并補(bǔ)充說“沒有掠食者專門研究這種特殊的蚊子”。他補(bǔ)充說，目標(biāo)瘧疾也只是在一種蚊子中進(jìn)行基因編輯，而不是布基納法索所有已知的瘧疾傳播類型。

盡管有這些假設(shè)，但在不育雄性釋放后需要時(shí)間來研究對(duì)環(huán)境的影響，如果另一批蚊子(這次是肥沃的雄性)也成功，基因驅(qū)動(dòng)只會(huì)繼續(xù)進(jìn)行。

最終，大自然本身可能會(huì)超越任何未來的Target Malaria基因驅(qū)動(dòng)器。CRISPR的使用并不完美，有時(shí)單個(gè)細(xì)胞可以添加或刪除隨機(jī)DNA字母，這意味著修改后的代碼不能正常傳播。

然而，就像在抗生素中一樣，自然抗性也會(huì)發(fā)生，這意味著團(tuán)隊(duì)必須調(diào)整他們的模型，讓他們的基因在進(jìn)化成為自己的過程之前有足夠的時(shí)間工作。